基于SINUMERIK802C数控车床设计Word文件下载.docx
《基于SINUMERIK802C数控车床设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于SINUMERIK802C数控车床设计Word文件下载.docx（50页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
1、电路设计、设备安装和电路连接项目
2、机械部件的安装与调整
3、数控机床的功能调试
4、数控程序的编制和测试
三、主要研究（设计）方法论述：
1．本文主要运用文字论述的方法，以硬件设计和软件设计为主。
2．在老师的指导下完成数控系统、主轴控制、伺服驱动以及程序编写原理图绘制等模块的设计。
3.最后通过实验，对设计进行调试验证。
四、设计（论文）进度安排：
时间（迄止日期）
工作内容
2010.8.1～2010.8.2
熟悉课题，明确任务要求，调研，收集资料，写出开题报告。
开始进行外文翻译；
2010.8.3～2010.8.4
完善开题报告，并提交指导老师；
2010.8.5～2010.8.8
电气原理图的设计；
2010.8.9～2010.8.10
机械模块的设计；
2010.8.11～2010.8.13
电气控制部分的设计与运用；
2010.8.14～2010.8.16
PLC程序的编写和各个模块参数的设置；
2010.8.17～2010.8.18
书写设计内容；
2010.8.19～2010.8.20
提交初步完成的毕业设计；
2010.8.21～2010.8.23
在指导老师的帮助下进行修改，进一步完善初稿；
2010.8.24～2010.8.25
详实相关论点、论据，准备毕业设计的答辩。
五、指导教师意见：
选题新颖，进度安排合理，同意其开题。
指导教师签名：
年月日
六、系部意见：
同意
系主任签名：
摘要
随着科学技术的进步和社会的发展，普通机床加工出来的产品在国际、国内市场上缺乏竞争力，影响企业的生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。
本课题设计了一台由西门子SINUMERIK802C数控系统构成的数控车床，具体由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块、电器元件、电源模块、十字滑台模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成，整体结构采用开放式和拆装式设计，操作简便。
关键词：
SINUMERIK802C；
数控车床；
设计
DesignofLatheBasedonSINUMERIK802CCNC
ABSTRACT
Alongwiththescienceandtechnologyprogressandthedevelopmentofthesociety,ordinarymachiningoutproductsintheinternationalanddomesticmarkets,lackofcompetitivenessaffectthesurvivalanddevelopmentofenterprise,sowemustmakegreateffortstoimprovetherateofncmachinetools.
ThistopicdesignedaSINUMERIK802CbySiemensnumericalcontrolsystemconsistsofCNClathe,CNCsystemmodule,byspecificaxiscontrolmodule,servodrivemodule,electricalcomponents,thepowermodules,crossplatformmoduleandelectricslidingcuttingmodule,coolingsystemmodule,terminals,etc,theoverallstructureoftheopenanddisassemblytypedesign,easyoperation.
Keywords:
SINUMERIK802C;
Lathe;
Design
前言
数控技术是先进制造业技术的基础，在机械及相关行业的应用已呈普及的趋势。
作为数控加工的主体设备，数控机床是一种机电一体化的高新技术产品，目前已成为金属加工的主体企业的必要装备。
本次设计的课题是“基于SINUMERIK802C数控车床的设计”，通过对SINUMERIK802C数控车床系统的研究、主轴的设计分析、变频器的选择与参数设置以及对各个模块的PLC程序设计，从而掌握数控应用系统设计的一般方法。
SINUMERIK802C数控车床的设计将会向着更好的方向发展。
本说明书由5个章节构成。
第一章介绍了系统的总体构成；
第二章介绍了十字滑台的设计以及装配；
第三章介绍了SINUMERIK802C系统接口与应用；
第四章介绍了外围电路的设计及应用；
第五章介绍了PLC程序设计思路和控制流程、I/O地址的分配、PLC的部分参数的设定。
第一章系统的总体构成
1.1、系统组成
基于SINUMERIK802C数控车床主要由数控系统模块、主轴控制模块、伺服驱动模块、电器元件、电源模块、十字滑台模块、电动刀架模块、冷却系统模块、接线端子等组成。
整体结构采用开放式和拆装式，整个设计流程还包括数控机床电气控制部件的组装、接线、PLC编程、故障诊断和调试。
1.2、数控机床控制结构
（一）数控车床控制结构如图1.1所示。
图1.1数控车床控制结构图
如图1.1，数控车床由两个进给轴（X、Z轴）及一个旋转轴（主轴）、刀架控制系统、冷却控制系统、其他辅助功能控制系统，检测控制电路等组成。
主轴采用变频调速系统，主轴电机与编码器间通过同步带（1：
1）连接，可完成主轴电机转速的反馈及主轴参考点坐标系的建立。
进给驱动采用台湾东元交流伺服系统，电机功率300W。
（二）十字滑台定义为车床坐标系的X、Z轴，具体如图1.2所示。
图1.2十字滑台模型图
1.3、系统、模块功能描述
装置选用西门子SINUMERIK802Cbaseline数控系统，该数控系统含以下功能：
Ø
3个伺服轴（±
10V）和一个主轴（±
10V）
8寸薄型LCD液晶显示
256KB的零件程序存储容量
程序段预读
手轮功能
可达15把刀具，30个刀沿
RS-232-C串行接口
12个带LED的按键，可自定义
按键功能
全数控键盘
集成的袖珍计算器
标准的48位数字输入和16位数字输出
示波器
梯形图PLC编程
西门子SINUMERIK802Cbaseline数控系统可用作数控车床的控制器，也可用作数控铣床的控制器，其对外接口可移植性较好，可配套国内外多种伺服驱动系统。
第二章十字滑台的设计以及装配
2.1、安装底座平板
1、如图2.1所示在安装可调底脚以前，将4只可调底脚的内六角M8×
25的螺杆拧至37mm左右的高度（螺杆顶端到尼龙底座底部的距离），螺杆中间的螺母与尼龙底座间隙约为1mm，并将扁平螺母放到工作台的固定槽中；
2、将底座平板4放在工作台上（如图2.1），将可调底脚安装到底座平板底部，对准扁平螺母与底座平板的固定孔，将M6×
60的内六角螺丝拧进扁平螺母，留1mm的间隙，然后将水平仪放在底座平板上，调节可调底脚，达到水平要求后，将可调底脚上的螺母与尼龙底座固定紧，用M6×
60的内六角螺丝（加弹垫与垫片）底座平板安装在铝质型材平台上。
图2.1十字滑台爆炸图
2.2、安装Z向部件
（一）安装导轨
1、将导轨5（650mm）中的一根安放到底座平板上，用两颗M4×
20的内六角螺丝预紧该导轨的两端（加弹垫）；
2、以底座平板的侧面为粗基准，按导轨安装孔中心到侧面距离要求，调整导轨与底座侧面基本平行，将剩余的螺丝装上并将该导轨5固定到底座平板4上，后续的安装工作均以该直线导轨为安装基准（以下称该导轨为基准导轨）；
3、将另一根导轨5（650mm）安放到底座上，用两颗M4×
20的内六角螺丝预紧此导轨的两端，用游标卡尺初测导轨之间的平行度并进行粗调；
4、以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，百分表的表头接触在另一根导轨的滚珠槽里，沿基准导轨滑动滑块，通过橡胶榔头调整导轨，使得两导轨平行，将导轨固定在底座平板上。
（二）安装丝杠
1、用M4×
20的内六螺丝预装好电机支座上的压盖11（加弹垫与垫片）；
2、将滚珠丝杠13上的螺母14与螺母支座15拆开（M6×
20内六角螺丝，加弹垫与垫片）；
3、将滚珠丝杠组件13放入的电机支座10和的轴承支座19内，用M6×
20的内六角螺丝预紧电机支座与轴承支座；
4、用游标卡尺初测导轨与滚珠丝杠之间的平行度并进行粗调；
5、将电机支座与轴承支座锁紧在底座平板上（M6×
6、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的一端，以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，多打几次，以百分表读数基本不变为准，记录百分表此时读数；
7、用摇手将螺母停在滚珠丝杠的另一端，用百分表打螺母上用于装配的圆柱面，记录百分表此时读数，分析并计算电机支座与轴承支座用于滚珠丝杠安装孔的同轴度；
8、将电机支座与轴承支座的螺丝松开，根据螺母支座和下移动平台间的间隙将合适的填隙片填入到电机支座或轴承支座下面，并固定紧电机支座与轴承支座；
9、重新打表，调整螺母在丝杠两端的高度差一致，
10、预紧轴承支座与电机支座，调整轴承支座与电机支座使滚珠丝杠与导轨平行，同时使两根导轨相对丝杠对称。
（三）安装支撑块
安装等高块23、24（如图2.1），使侧面有螺孔的等高块对应底座平板有螺孔的一侧。
（四）安装下移动平台
1、用M5×
60、M5×
60内六角螺丝，将下移动平台25预紧放置在支撑块23、24上；
2、用塞尺测出丝杠支承座15与下移动平台之间的间隙；
3、用填隙片填充上述间隙，预紧下移动平台，用摇手转动滚珠丝杠，检查下移动平台是否移动平稳灵活，否则检查填隙片是否合适，重新填充；
4、固定下移动平台。
2.3、安装X向部件
1、将导轨27（490mm）中的一根安放到底座平板上，用两颗M4×
20的内六角螺丝将该导轨预紧；
2、以下移动平台的侧面为参考基准，按导轨安装孔中心到侧面距离要求，调整导轨与下移动平台侧面基本平行，将剩余的螺丝装上并将该导轨5固定到底座平板4上；
3、松开下移动平台，将直角尺的一边靠紧安装好的直线导轨，将杠杆式百分表吸在底座平板上，用百分表接触直角尺的另一条直角边，打表检测下移动平台上的直线导轨与底座平板上的直线导轨的垂直度，用橡胶榔头轻轻敲击下移动平台的一侧，使两根直线导轨的垂直度精度在0.01mm以内，将下移动平台缩紧。
4、将另一根导轨27（490mm）安放到底座上，用两颗M4×
20的内六角螺丝将该导轨预紧，用游标卡尺初测导轨之间的平行度并进行粗调；
5、以安装好的导轨为基准，将杠杆是百分表吸在基准导轨的滑块上，百分表的表头接触在另一根导轨的滚珠槽里，沿基准导轨滑动滑块，通过橡胶榔头调整导轨，使得两导轨平行，将导轨固定在底座平板上。
20的内六螺丝预装好电机支座上的压盖11；
2、将滚珠丝杠28上的螺母14与螺母支座15拆开；
5、将电机支座与轴承支座缩紧在下移动平台上；
8、将电机支座与轴承支座的螺丝松开，根据螺母支座和上移动平台间的间隙将合适的填隙片填入到电机支座或轴承支座下面，并固定紧电机支座与轴承支座；
9、重新打表，调整螺母在丝杠两端的高度差一致；
（四）安装上移动平台
2、用塞尺测出丝杠支承座15与上移动平台之间的间隙；
3、用填隙片填充上述间隙，预紧下移动平台，用摇手转动滚珠丝杠，检查上移动平台是否移动平稳灵活，否则检查填隙片是否合适，重新填充；
4、固定上移动平台。
2.4、安装限位开关钣金支架和电机
1、将Z轴限位开关档板3安装到底座平板的一侧，并安装好Z轴限位开关档板；
2、将X轴限位开关档板26安装到下移动平台的一侧，并安装好X轴限位开关档板；
3、用摇手转动X、Z向丝杠13、28，调整X、Z轴限位开关档板与X、Z轴限位开关的间隙为2~3mm。
5、用摇手转动X、Z向丝杠13、28，检测其能否平稳灵活运行；
6、分别安装X、Z向电机安装板9、联轴器8、马达7到电机座10上。
第三章SINUMERIK802C系统接口与应用
3.1、802C区块介绍
SINUMERIK802Cbaseline具有集成式操作面板，如图3.1所示，分为三大区：
LCD显示区、NC键盘区、机床控制键盘区（MCP）。
面板划分：
图3.1SINUMERIK802Cbaseline集成式操作面板
NC键盘区如图3.2所示：
图3.2NC键盘区
各功能键说明：
1）加工显示键：
按此键后，屏幕立即回到加工显示的画面，在此可以看到当前各轴的工作状态。
2）返回键：
返回到上一级菜单。
3）软键：
在不同的屏幕状态下，操作对应的软键，可以执行相应的操作。
4）删除/退格键：
在程序编辑画面时，按此键删除（退格）清除前一字符。
5）报警应答键：
报警出现时，按此键可以消除报警（取决于报警级别）。
6）光标向上键/向上翻页（上档）键。
7）菜单扩展键：
进入同一级的其他菜单画面。
8）区域转换键：
按此键后立即回到主界面。
9）垂直菜单键：
在某些特殊画面，按此键可垂直显示选项。
10）光标向右键。
11）光标向下键/向下翻页（上档）键。
12）回车/输入键：
按此键确认所输入的参数或换行。
13）选择/切换键：
在设定参数时，按此键可以选择或转换参数。
14）空格键：
在编辑程序时，按此键插入空格。
15）光标向左键。
16）字符键：
用于字符输入，上档键可转换对应字符。
17）上档键：
按数字键或字符键时，同时按此键可使数字/字符的左上角字符生效。
18）数字键：
用于数字输入。
机床控制键盘区如图3.3所示：
图3.3机床控制键盘区
各按键功能说明：
1）POK（绿灯）：
电源上电，灯亮表示电源正常供电。
2）ERR（红灯）：
系统故障，此灯亮表示CNC出现故障。
3）DIA（黄灯）：
诊断。
该灯显示不同的诊断状态，正常状态时闪烁频率为1：
1
4）急停开关（选件）
5）K1~K12用户自定义键（带LED）：
用户可以编写PLC程序进行键的定义。
6）增量选择键：
在JOG方式（手动运行方式）下，按此键可以进行增量方式的选择，范围为：
×
1，×
10，×
100，×
1000。
7）点动方式键：
按此键切换到手动方式。
8）回参考点键：
在此方式下运行回参考点。
9）自动方式键：
按此键切换到自动加工方式，按照加工程序自动运行。
10）单段运行键：
按此键设定单段方式，程序按单段运行。
11）手动数据键：
在此方式下手动编写程序，然后自动执行。
12）主轴正转键：
按此键，主轴正方向旋转。
13）主轴停止键：
按此键，主轴停止转动。
14）主轴反转键：
按此键，主轴反方向旋转。
15）进给轴倍率增加键（带LED）：
按动此键，进给轴倍率增大。
当进给轴倍率大于100%时LED亮，达到120%时（最大）LED闪烁。
16）主轴倍率增加键（带LED）：
按动此键，主轴倍率增大。
当主轴倍率大于100%时LED亮，达到120%时（最大）LED闪烁。
17）进给轴倍率100%键：
按此键大于系统所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，进给轴倍率直接变为100%。
18）主轴倍率100%键：
按此键大于系统所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，主轴倍率直接变为100%。
19）进给轴倍率减少键（带LED）：
按动此键，进给轴倍率减少。
按此键大于系统所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，进给轴倍率直接变为0%。
进给轴倍率在0%-100%时LED灯亮，降为0%时（最小）LED闪烁。
20）主轴倍率减少键（带LED）：
按动此键，主轴倍率减少。
按此键大于系统所设定的时间值（缺省值为1.5秒）时，进给轴倍率直接变为50%。
进给轴倍率在50%-100%时LED灯亮，降为50%时（最小）LED闪烁。
21）X轴正向点动键：
在手动方式下按动此键，X轴向正方向点动。
30）Y轴正向点动键：
在手动方式下按动此键，Y轴向正方向点动。
22）Z轴正向点动键：
在手动方式下按动此键，Z轴向正方向点动。
23）快速运行叠加键：
在手动方式下，同时按此键和一个坐标轴点动键，坐标轴按快速进给速度点动。
24）Z轴负向点动键：
在手动方式下按动此键，Z轴向负方向点动。
29）X轴正向点动键：
25）X轴负向点动键：
在手动方式下按动此键，X轴向负方向点动。
26）复位键：
按此键，系统复位，当前程序中断执行并退出。
27）数控停止键：
按此键，当前执行的程序中断执行。
28）数控启动键：
按此键，系统开始执行加工程序。
LCD显示区如图3.4所示：
图3.4LCD显示区
说明：
1）当前操作区域：
加工、参数、程序、通讯、诊断。
通过主菜单不同的软键进行操作。
2）程序状态：
程序停止；
程序运行；
程序复位。
3）运行方式：
点动方式、自动方式、MDA方式。
4）状态显示：
程序段跳跃、空运行、快速修调、单段运行、程序停止、程序测试、伺服增量。
5）操作信息。
6）程序名。
7）报警显示行：
在NC或PLC报警时显示报警信息。
8）工作窗口：
工作窗口和NC显示。
9）返回键：
软键菜单中出现此符号时，表明存在上一级菜单，按下返回键后不存储数据直接回到上一级。
10）扩展键：
出现此符号表明同级菜单中存在其它菜单，按下扩展键后可以选择这些功能。
11）软键。
12）垂直菜单：
出现此符号时表明存在其它菜单功能，按下垂直菜单键后，这些菜单显示在屏幕上，并可用光标进行选择。
13）进给轴速度倍率：
在此显示当前进给轴的速度倍率。
14）齿轮级：
在此显示当前主轴的齿轮级。
15）主轴速度倍率：
在此显示当前主轴的速度倍率。
3.2、802C系统背面接口布局
802C系统背面接口布局如图3.5所示：
图3.5SINUMERIK802Sbaseline接口布局图
1）X1：
电源接口，系统使用DC24V直流电源
接口连接：
2）保险丝F1。
3）急停按钮。
4）X7：
驱动信号接口。
A．A01、AGND1是X轴的速度指令信号，SE1.1、SE1.2是X轴使能信号。
B．A02、AGND2是X轴的速度指令信号，SE2.1、SE2.2是Y轴使能信号。
C．A03、AGND3是X轴的速度指令信号，SE3.1、SE3.2是Z轴使能信号。
D．A04（SVC）、AGND4是主轴的速度指令信号（0~+10V），SE4.1、SE4.2是主轴使能信号。
5）X20：
BERO信号接口
BERO信号指的是伺服驱动器输出的零脉冲（一转）信号。
6）X10：
手轮信号接口（可连接两只手轮）
7）X3、X4、X5、X6：
编码器接口，连接5V电平的增量式编码器，最大引出线长度为25m。
8）X105、X104、X103、X102、X101、X100：
数字信号输入接口，光电隔离。
数字输入接线原理
9）X200、
升级会员 